在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件

第三屆可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)

可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用

－－分布式發(fā)電中的微電網(wǎng)技術(shù)

合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院張興2009年2月30日.合肥第三屆可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)

可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用1

1.分布式發(fā)電介紹

2.微電網(wǎng)

3.微電網(wǎng)的運(yùn)行

4.微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)

5.國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀

6.我們?cè)谖㈦娋W(wǎng)研究方面所做的工作

21.分布式發(fā)電

1.1分布式發(fā)電概述當(dāng)前電力系統(tǒng)存在的問題：不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化

對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷不能進(jìn)行理想的供電

,原因有如下兩種一種是距離現(xiàn)有電力系統(tǒng)太遠(yuǎn)

一種情況是由于自然條件太惡劣

大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中局部事故極易擴(kuò)散，導(dǎo)致大面積的停電

對(duì)環(huán)境的污染

1.分布式發(fā)電

1.1分布式發(fā)電概述當(dāng)前電力系統(tǒng)存在的問題：3電網(wǎng)的現(xiàn)代化傳統(tǒng)電網(wǎng)PowerparkHydrogenStorageIndustrialDG未來電網(wǎng)CombinedHeatandPowerFuelCellWindFarmsRooftopPhotovoltaicsRemoteLoadsLoadasaresourceSMESSmartSubstationFuelCellpvRooftopPhotovoltaics電網(wǎng)的現(xiàn)代化傳統(tǒng)電網(wǎng)PowerparkHydrogenS41.1.1基本概念

分布式發(fā)電(DG)或分布式能源(DER)是一種分散、非集中式的發(fā)電方式，具有以下特點(diǎn):–接近終端用戶

–容量很?。◣资甼W至幾十MW）

–以孤立方式或與配電網(wǎng)并網(wǎng)方式，運(yùn)行在380V或10kV或稍高的配電電壓等級(jí)上(一般低于66kV)–采用可再生能源(太陽能、風(fēng)能—小風(fēng)電、沼氣、天然氣、生物質(zhì)能、或水能—小水能)–常采用熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)或冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)的方式1.1.1基本概念5其它常用的分布式電源的概念distributedresources即DRdistributedenergyresources即DERdispersedpower即DPembeddedgeneration即EG都可以用來指安裝在用戶附近并為其供電的小規(guī)模電源技術(shù)。其它常用的分布式電源的概念distributedresou61.1.2分布式發(fā)電的分類

在不同的研究領(lǐng)域，DG有不同的分類方式：DG的技術(shù)類型DG所使用的能源DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)DG的規(guī)模

1.1.2分布式發(fā)電的分類在不同的研究領(lǐng)域，DG有不同7–DG的技術(shù)類型主要包括:太陽能光伏電池(Photo-voltaicpanel）燃料電池(Fuelcell)風(fēng)能（WindPower)生物質(zhì)能(BiomassEnergy)儲(chǔ)能系統(tǒng)（EnergyStorage）燃?xì)廨啓C(jī)(GasTurbine,CombustionTurbineGenerators)--微燃機(jī)(Micro-turbine)內(nèi)燃機(jī)(GasEngine,InternalCombustionReciprocatingEnginesandGenerators)等等–DG的技術(shù)類型主要包括:8分布式發(fā)電的技術(shù)類型FuelCellsWindEnergyMicroTurbinesSolarEnergyEnergyStorageCombustionEngines分布式發(fā)電的技術(shù)類型FuelCellsWindEnerg9DG所使用的能源化石燃料可再生能源電能的儲(chǔ)存（electricstorage）

DG所使用的能源化石燃料10DG的運(yùn)行方式獨(dú)立的不與電網(wǎng)相聯(lián)的DG

DG獨(dú)立運(yùn)行，但在DG與地區(qū)電力系統(tǒng)之間有自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置；－并網(wǎng)方式1）

并聯(lián)運(yùn)行，但DG對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無輸出；－并網(wǎng)方式2）并聯(lián)運(yùn)行且向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸出電能。－并網(wǎng)方式3）當(dāng)DG與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，必需要選擇接入的電壓等級(jí)，如下圖DG的運(yùn)行方式獨(dú)立的不與電網(wǎng)相聯(lián)的DG11在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件12DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)

若DG與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，則有兩種聯(lián)接技術(shù)直接與系統(tǒng)相聯(lián)（機(jī)電式）

DG是旋轉(zhuǎn)式電機(jī)直接發(fā)出基頻交流電則屬于這一類，像小型氣燃輪機(jī)、地?zé)岚l(fā)電、水電、光熱發(fā)電等通過逆變器與系統(tǒng)相聯(lián)

發(fā)出直流電的DG（如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池及各種電能存儲(chǔ)技術(shù)）或發(fā)出高頻交流電的DG（微透平），然后經(jīng)變流設(shè)備轉(zhuǎn)換為交流電

DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)若DG與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，則13DG的規(guī)模

在DG實(shí)際的應(yīng)用中，考慮到DG的大小對(duì)其在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的影響，一般習(xí)慣于按照其大小分為以下三類：小型（<100KW）中型（100KW~1MW）大型（>1MW）

DG的規(guī)模在DG實(shí)際的應(yīng)用中，考慮到DG的大14在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件15表1.分布式發(fā)電的類型及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件161.1.3國外發(fā)展現(xiàn)狀

–美國、日本、歐洲發(fā)展較快

–美國2001年頒布IEEEp1547“關(guān)于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)草案”

–通過了有關(guān)法令讓部分分布式發(fā)電上網(wǎng)運(yùn)行

–據(jù)美國分布式電力聯(lián)盟(DPCA)的研究估計(jì)，未來20年，DG將獲未來新增發(fā)電容量的20%--35GW,美國EPRI估計(jì),2010年DG的市場可達(dá)2.5-5GW/年

–美國規(guī)劃在今后10-15年，DR占美國發(fā)電量10%-20%–目前，除少數(shù)發(fā)達(dá)國家外，DG裝機(jī)量在發(fā)電裝機(jī)總量上所占比例不大（一般在5%以下，如阿根廷2.1%、巴西3.9%、法國6.6%、印度4.6%、日本13.4%、英國6.2%、美國7.8%）--WADE統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。1.1.3國外發(fā)展現(xiàn)狀17實(shí)例：美國，巴西和智利

離網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)有風(fēng)力資源的離網(wǎng)地區(qū)小負(fù)荷的電力供應(yīng)獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)中的電池組在弱風(fēng)期提供電力泵水：蓄水儲(chǔ)能與化石燃料發(fā)電機(jī)和／或光伏陣列結(jié)合組成“混合”發(fā)電系統(tǒng)為電訊塔提供電力，美國亞利桑那為邊遠(yuǎn)村莊提供電力，巴西混合風(fēng)能系統(tǒng)，智利實(shí)例：美國，巴西和智利

離網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)有風(fēng)力資源的離網(wǎng)地區(qū)小負(fù)18實(shí)例：印度和加拿大

獨(dú)立電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)由于將柴油運(yùn)至邊遠(yuǎn)地區(qū)的成本，使電力生產(chǎn)十分昂貴風(fēng)力發(fā)電機(jī)降低柴油的消耗可靠性和維護(hù)非常重要加拿大Nunavut的50千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)印度西孟加拉安裝50千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)例：印度和加拿大

獨(dú)立電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)由于將柴油運(yùn)至邊遠(yuǎn)地區(qū)19實(shí)例：歐洲和美國

中央風(fēng)電系統(tǒng)間歇發(fā)電不是問題：丹麥17％的電力來自于沒有其他備用電力的風(fēng)電美國加利福尼亞州PalmSprings的風(fēng)場沿海風(fēng)場，丹麥實(shí)例：歐洲和美國

中央風(fēng)電系統(tǒng)間歇發(fā)電不是問題：丹麥17％的201.2分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題

及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.1電能質(zhì)量問題（1）電壓調(diào)整

–負(fù)荷潮流變化大，使饋線上的電壓幅值發(fā)生變化，調(diào)整和維持困難搞不好電壓反而可能超標(biāo)

–對(duì)于電力電子型電源，電壓調(diào)節(jié)和控制方式與常規(guī)方式不同（有功和無功可分別單獨(dú)調(diào)節(jié)）

–DG的頻繁啟動(dòng)使配電網(wǎng)電壓常常發(fā)生波動(dòng).–對(duì)電壓驟降，DG可能有用，也可能無用，對(duì)裝在DG母線側(cè)的可能有用，對(duì)裝在鄰近母線側(cè)的可能無用

–在不作變化的情況下，配電饋線上到底能裝多少DG，主要取于電壓調(diào)節(jié)性能

–在分布式電源為風(fēng)電的情況下，電源需要從電網(wǎng)吸收無功，且隨時(shí)波動(dòng).，使電壓調(diào)節(jié)變得困難.1.2分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題

及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)211.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.1電能質(zhì)量問題（2）電壓閃變

–并網(wǎng)時(shí)一般不發(fā)生閃變，孤島運(yùn)行時(shí)如無儲(chǔ)能元件能量太小，易發(fā)生電壓閃變（3）電壓不平衡

–如是電力電子型電源，逆變器的控制策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)不平衡電壓會(huì)有影響（4）諧波畸變和直流注入

–電力電子型電源易產(chǎn)生諧波，造成諧波污染。采用投切式PWM可使諧波降低。此外，如無隔離變壓器而與電網(wǎng)直接相連,有可能向電網(wǎng)注入直流電流，使變壓器和電磁元件出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，并使附近機(jī)械荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)（torqueripple)1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的221.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.2對(duì)繼電保護(hù)的影響問題（1）配電網(wǎng)有大量的繼電保護(hù)裝置早已存在而不可能為了DG而改動(dòng)，DG必須與之配合并適應(yīng)它（2）使重合閘不成功

–在系統(tǒng)故障時(shí)，DG的切除必須早于重合時(shí)間，否則會(huì)引起電弧的重燃，使重合閘不成功（快速重合閘0.2秒-0.5秒)

（3）使保護(hù)區(qū)縮小

–當(dāng)有DG的功率注入電網(wǎng)時(shí)，會(huì)使繼電器原來的保護(hù)區(qū)縮小1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若231.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.2對(duì)繼電保護(hù)的影響問題（4）使繼電保護(hù)誤動(dòng)作–如繼電器不具備方向敏感性能（原系統(tǒng)為放射型的，末端無電源，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電流）則并聯(lián)分支故障時(shí)，會(huì)引起本分支繼電器的誤動(dòng)1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的241.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.3短路電流問題

雖然許多情況下一般裝有逆功率繼電器，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)向電網(wǎng)注入功率，但系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短路瞬間會(huì)有大電流注入電網(wǎng)，使配電網(wǎng)的開關(guān)短路電流超標(biāo)，因此，大功率DG接入電網(wǎng)時(shí)，必須事先進(jìn)行電網(wǎng)分析和計(jì)算–1.2.4鐵磁諧振（Ferro-resonance)問題

當(dāng)DG通過變壓器、電纜線路、開關(guān)等與配電網(wǎng)相連時(shí)，一旦配電網(wǎng)發(fā)生故障（如單相對(duì)地短路）而系統(tǒng)側(cè)開關(guān)斷開時(shí)，DG側(cè)開關(guān)也會(huì)斷開，如此時(shí)DG變壓器未接負(fù)荷，變壓器的電抗與電纜的大電容可能發(fā)生鐵磁諧振而造成過電壓，還能引起大的電磁力，使變壓器發(fā)出噪音或使變壓器損壞1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若251.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.5變壓器的連接問題和接地問題

配電網(wǎng)側(cè)和DG側(cè)的故障傳遞問題

DG的三次諧波傳遞到系統(tǒng)側(cè)的問題

DG側(cè)保護(hù)繼電器檢測到系統(tǒng)側(cè)的故障而動(dòng)作

過電壓和鐵磁諧振問題–1.2.6配電網(wǎng)電容器投切與DG的勵(lì)磁配合（會(huì)出現(xiàn)Hunting現(xiàn)象）–1.2.7孤島運(yùn)行問題

系統(tǒng)故障時(shí)的DG解列運(yùn)行再連接時(shí)的判同期1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若261.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.8可靠性問題

大系統(tǒng)停電時(shí)有些DG的燃料會(huì)中斷，或供給

DG輔機(jī)的電源會(huì)失去，DG會(huì)同時(shí)停運(yùn)，仍無法提高供電的可靠性，如要使DG始終保持運(yùn)行必須有特殊的設(shè)計(jì)

DG與配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配合不好，可能使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，反而使可靠性降低

不適當(dāng)?shù)陌惭b地點(diǎn)、容量和連接方式會(huì)使配網(wǎng)可靠性變壞1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若271.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.9配電網(wǎng)效益使配網(wǎng)設(shè)備閑置，導(dǎo)致成本增加，供電局效益下降使負(fù)荷預(yù)測更加困難面對(duì)這些問題如何解決基于可再生能源分布式發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)？1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若282.微電網(wǎng)2.微電網(wǎng)292.1微電網(wǎng)概念的提出－－協(xié)調(diào)分布式發(fā)電與電網(wǎng)的矛盾

微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)立系統(tǒng)，它采用了大量的現(xiàn)代電力技術(shù)將光伏發(fā)電、風(fēng)電、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、儲(chǔ)能設(shè)備等并在一起，直接接在用戶側(cè)。對(duì)于大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動(dòng)作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；對(duì)用戶來說，微電網(wǎng)可以滿足他們特定的需求，如增加本地可靠性、降低饋線損耗、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用的效率及提供不間斷電源等

2.1微電網(wǎng)概念的提出微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)302.2微電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)(1)微網(wǎng)提供了一個(gè)有效集成應(yīng)用DG的方式,繼承擁有了所有單獨(dú)DG系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)。(2)微網(wǎng)作為一個(gè)獨(dú)立的整體模塊,不會(huì)對(duì)大電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響,不需要對(duì)大電網(wǎng)的運(yùn)行策略進(jìn)行修改。(3)微網(wǎng)可以以靈活的方式將DG接入或斷開,即DG具有“即插即用”(plug-and-play)的能力。(4)DG并網(wǎng)的許多問題都是由DG響應(yīng)速度慢、慣性小的特點(diǎn)引起的,多個(gè)DG聯(lián)網(wǎng)的微網(wǎng)增加了系統(tǒng)容量,并有相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)(蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)等),使系統(tǒng)慣性增大,減弱電壓波動(dòng)和電壓閃變現(xiàn)象,改善電能質(zhì)量。(5)微網(wǎng)在上級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)可以孤立運(yùn)行繼續(xù)保障供電,提高供電可靠性。2.2微電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)(1)微網(wǎng)提供了一個(gè)有效集成應(yīng)用DG的方313微電網(wǎng)的運(yùn)行

3.1微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)在正常情況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，內(nèi)部MS工作在電壓源(VoltageSource，VS)或電流源(CurrentSource，CS)狀態(tài)，在能量管理系統(tǒng)或本地的控制下，調(diào)整各自功率輸出孤島運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計(jì)劃檢修時(shí)，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)的電壓和頻率由內(nèi)部MS負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，電網(wǎng)故障消失后，微電網(wǎng)重新并入電網(wǎng)3微電網(wǎng)的運(yùn)行3.1微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行323.2微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程微電網(wǎng)除了并網(wǎng)／孤島兩種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式外，還存在著兩種模式間的轉(zhuǎn)換過渡過程。該過程需要對(duì)其控制方法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面的調(diào)整來保證網(wǎng)內(nèi)電壓的連續(xù)平穩(wěn)過渡，即實(shí)現(xiàn)無縫切換，以確保網(wǎng)內(nèi)重要敏感負(fù)荷的供電不受影響。過渡過程是兩種模式間轉(zhuǎn)換的橋梁和紐帶，過渡過程中電能質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到網(wǎng)內(nèi)重要負(fù)荷的安全運(yùn)行，是微電網(wǎng)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)行，提供定制電力服務(wù)的重要標(biāo)志。在進(jìn)行微電網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時(shí)，微源的控制方法受多種因素的影響3.2微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程33（1）微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)控制方法的影響

當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行時(shí)，存在功率需求和供給的不平衡，微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化如左圖：存在以下幾種情況1)123全閉2)2開、13閉3)2閉、13開4)123全開不同的孤島拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接決定微源所采用的控制方法（1）微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)控制方法的影響

當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行時(shí)34(2)微源配置對(duì)控制方法的影響在不同的微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，微源可以采用不同的輸出濾波器結(jié)構(gòu)(L、LC或LCL)，不同的濾波器結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)微源的控制方法的選取產(chǎn)生影響。(3)微源控制方法的選擇逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以工作在VS或CS方式，由大電網(wǎng)提供其電壓和頻率支撐。當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行后，由于電網(wǎng)電壓的缺失，所以這些量必須由網(wǎng)內(nèi)的逆變器來調(diào)節(jié)。存在三種不同的情況：單臺(tái)VS多臺(tái)VS全部VS

變化方式：VS-VS、VS-CS、CS-VS、CS-CS

(2)微源配置對(duì)控制方法的影響354微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)

4.1微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題（電力技術(shù)方面）4.1.1微電網(wǎng)的控制微電網(wǎng)控制應(yīng)當(dāng)保證以下幾點(diǎn)：①任一微電源的接入不對(duì)系統(tǒng)造成影響②自主選擇運(yùn)行點(diǎn)③平滑地與電網(wǎng)并列、分離④對(duì)有功、無功進(jìn)行獨(dú)立控制⑤具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。4微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)4.1微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問361）DG基本控制微電網(wǎng)靈活的運(yùn)行方式與高質(zhì)量的供電服務(wù),離不開完善與穩(wěn)定的控制系統(tǒng)?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個(gè)難點(diǎn)問題。其中一個(gè)基本的技術(shù)難點(diǎn)在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多,很難要求一個(gè)中心控制點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出快速反應(yīng)并進(jìn)行相應(yīng)控制,往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故障或軟件出錯(cuò),就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。微電網(wǎng)控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對(duì)電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)

1）DG基本控制37目前有三類經(jīng)典控制方法：①基于電力電子技術(shù)的“即插即用”與“對(duì)等”的控制思想。該方法根據(jù)微電網(wǎng)控制要求,靈活選擇與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相類似的下垂特性曲線進(jìn)行控制,將系統(tǒng)的不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān),具有簡單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。但該方法沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復(fù)問題,也就是類似傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)中的二次調(diào)整問題,因此,在微電網(wǎng)遭受嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí),系統(tǒng)的頻率質(zhì)量可能無法保證。此外,該方法僅針對(duì)基于電力電子技術(shù)的微電源間的控制。目前有三類經(jīng)典控制方法：38②基于功率管理系統(tǒng)的控制

該方法采用不同控制模塊對(duì)有功、無功分別進(jìn)行控制,很好地滿足了微電網(wǎng)多種控制的要求,尤其在調(diào)節(jié)功率平衡時(shí),加人了頻率恢復(fù)算法,能夠很好地滿足頻率質(zhì)量要求。另外,針對(duì)微電網(wǎng)中對(duì)無功的不同需求,功率管理系統(tǒng)采用了多種控制方法,從而大大增加了控制的靈活性并提高了控制性能。但與第種方法類似,這種方法只討論了基于電力電子技術(shù)的機(jī)組間的協(xié)調(diào)控制,未綜合考慮它們與含調(diào)速器的常規(guī)發(fā)電機(jī)間的協(xié)調(diào)控制。②基于功率管理系統(tǒng)的控制39③基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制方法該方法將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的多代理技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)控制系統(tǒng)。代理的自治性、反應(yīng)能力、自發(fā)行為等特點(diǎn),正好滿足微電網(wǎng)分散控制的需要,提供了一個(gè)能夠嵌入各種控制性能但又無需管理者經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)。但目前多代理技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用多集中于協(xié)調(diào)市場交易、對(duì)能量進(jìn)行管理方面,還未深人到對(duì)微電網(wǎng)中的頻率、電壓等進(jìn)行控制的層面。要使多代理技術(shù)在微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大作用,仍有大量研究工作需要進(jìn)行。③基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制方法402）能量管理控制目標(biāo)：使微網(wǎng)內(nèi)DG之間負(fù)荷分配最優(yōu)化和微網(wǎng)同主電網(wǎng)間能量交換的最優(yōu)化過程：能量管理器采用低速通訊系統(tǒng),并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為每個(gè)DG控制器提供電能和電壓限制點(diǎn)。孤立運(yùn)行時(shí)提供電能和電壓工作點(diǎn)。3）其他控制微網(wǎng)內(nèi)接入功率因數(shù)控制電容器可能引起的濾波器電容變化和諧振現(xiàn)象

2）能量管理控制414.1.2微電網(wǎng)的保護(hù)微電網(wǎng)的保護(hù)問題與傳統(tǒng)保護(hù)有著極大不同,典型表現(xiàn)有①潮流的雙向流通②微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行種工況下,短路電流大小不同且差異很大。因此,如何在獨(dú)立和并網(wǎng)2種運(yùn)行工況下均能對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部故障做出響應(yīng)以及在并網(wǎng)情況下快速感知大電網(wǎng)故障,同時(shí)保證保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性,是微電網(wǎng)保護(hù)的關(guān)鍵,也是微電網(wǎng)保護(hù)的難點(diǎn)。發(fā)電機(jī)和負(fù)荷容量對(duì)保護(hù)的影響、不同類型發(fā)電機(jī)如基于變流器和不基于變流器對(duì)保護(hù)的影響及微電網(wǎng)不同運(yùn)行方式和不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)保護(hù)的影響等問題都是微電網(wǎng)保護(hù)策略研究中所關(guān)注的重點(diǎn)。

4.1.2微電網(wǎng)的保護(hù)424.1.3電能質(zhì)量分析微網(wǎng)電能質(zhì)量問題由兩個(gè)方面引起主電網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)的影響主網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)的主要不利影響是不平衡電壓和電壓驟降這兩個(gè)電壓質(zhì)量問題2）微網(wǎng)本身影響微網(wǎng)內(nèi)存在許多電力電子設(shè)備和非線性負(fù)荷,另外,DG機(jī)組頻繁起停,都會(huì)產(chǎn)生諧波失真電流,影響電能質(zhì)量4.1.3電能質(zhì)量分析434.1.4微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)目前,已重新修改了分布式電源的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)分布式獨(dú)立電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及接人系統(tǒng)導(dǎo)則趕今進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定除上述提及的幾點(diǎn)外,微電源也是微電網(wǎng)技術(shù)的研究重點(diǎn)4.1.4微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)444.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題1）孤立運(yùn)行孤立運(yùn)行是微電網(wǎng)的重要標(biāo)志；所以孤立運(yùn)行一直是研究的熱點(diǎn)軟件仿真研究孤立運(yùn)行獨(dú)立光伏微網(wǎng)系統(tǒng)孤立運(yùn)行模式下的控制策略微網(wǎng)電壓和頻率控制不同類型DG間相互干擾問題無功電容器優(yōu)化配置問題等4.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題1）孤立運(yùn)行454.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題2）微電網(wǎng)的保護(hù)3）能量管理4）系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題2）微電網(wǎng)的保護(hù)465國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀

微電網(wǎng)作為對(duì)單一大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，其廣泛應(yīng)用的潛力巨大。目前，世界上一些主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，如美國、歐盟、日本和加拿大等，都開展了對(duì)微電網(wǎng)的研究。5國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀微電網(wǎng)作為對(duì)單一大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，475.1美國微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀5.1.1概述美國最早提出了微電網(wǎng)概念，近年來，其微電網(wǎng)研究一直在有條不紊地進(jìn)行著。美國的微電網(wǎng)研究項(xiàng)目主要受到了美國能源部的電力提供和能源可靠性辦公室、加州能源委員會(huì)的資助，其研究的重點(diǎn)主要集中在滿足多種電能質(zhì)量的要求、提高供電的可靠性、降低成本和實(shí)現(xiàn)智能化等方面5.1美國微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀5.1.1概述485.1.2可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)微電網(wǎng)1999年美國電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)(TheConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolutions，CERTS)首次對(duì)微電網(wǎng)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)環(huán)境的影響等方面進(jìn)行了研究。2002年，較為完整的微電網(wǎng)概念被提出來，CERTS給出的微電網(wǎng)定義是：微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱量；微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制；微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等方面的要求。

5.1.2可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)微電網(wǎng)1999年美國電力49CERTS提出的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)CERTS提出的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)50可行性研究已經(jīng)在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的實(shí)驗(yàn)室得到了初步檢驗(yàn)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校微電網(wǎng)于2001年建立，目前的系統(tǒng)容量為200kW，電壓等級(jí)為280V／480V。CERTS的微電網(wǎng)設(shè)計(jì)理念是不采用快速電氣控制、單點(diǎn)并網(wǎng)不上網(wǎng)、提供多樣化的電能質(zhì)量與供電可靠性、隨時(shí)可接入的DERS等。這些突出的特點(diǎn)使它成為世界上所提出的微電網(wǎng)中最權(quán)威、認(rèn)可度最高的一個(gè)?？尚行匝芯恳呀?jīng)在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的實(shí)驗(yàn)室得到了初步檢驗(yàn)51威斯康星大學(xué)麥迪遜分校微電網(wǎng)CERTS威斯康星大學(xué)麥迪遜分校微電網(wǎng)CERTS523區(qū)結(jié)構(gòu)圖放大3區(qū)結(jié)構(gòu)圖放大53控制策略選擇：單位功率控制有功功率按設(shè)定值輸出由負(fù)載引起的功率變化通過電網(wǎng)來補(bǔ)償孤島運(yùn)行時(shí)下垂控制控制策略選擇：單位功率控制有功功率按設(shè)定值輸出54控制策略選擇：饋線潮流控制按饋線潮流設(shè)定值輸出功率負(fù)載功率變化由電源自身補(bǔ)償從電網(wǎng)側(cè)看負(fù)載恒定孤島時(shí)下垂控制控制策略選擇：饋線潮流控制按饋線潮流設(shè)定值輸出功率55復(fù)合控制兼有兩種控制的優(yōu)點(diǎn)同一DG單元隨時(shí)可以選擇切換控制策略復(fù)合控制兼有兩種控制的優(yōu)點(diǎn)565.1.3其他微電網(wǎng)研究美國能源部還與通用電氣共同資助了第二個(gè)“通用電氣(GeneralElectricCompany，GE)全球研究(GlobalResearch)”計(jì)劃，投資約400萬USD。GE的目標(biāo)是開發(fā)出一套微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(microgridenergymanagement，MEM),使它能向微電網(wǎng)中的器件提供統(tǒng)一的控制、保護(hù)和能量管理平臺(tái)。這項(xiàng)微電網(wǎng)計(jì)劃對(duì)于目前該領(lǐng)域的其他微電網(wǎng)研究是一個(gè)很好的補(bǔ)充。5.1.3其他微電網(wǎng)研究美國能源部還與通用電氣共同資助了第57GEMEMframework(source:GEGlobalResearch).

GEMEMframework(source:GEG58CERTS微電網(wǎng)與GE微電網(wǎng)比較CERTS微電網(wǎng)研究主要集中在對(duì)DERS的設(shè)計(jì)和魯棒控制GE微電網(wǎng)則更多地關(guān)注在外部監(jiān)控回路的研發(fā)上，以及對(duì)能量利用和運(yùn)行成本的優(yōu)化上CERTS微電網(wǎng)與GE微電網(wǎng)比較CERTS微電網(wǎng)研究主要集595.2歐洲微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

5.2.1概述歐洲D(zhuǎn)ERs的研究和發(fā)展主要考慮的是有利于滿足能源用戶對(duì)電能質(zhì)量的多種要求以及歐洲電網(wǎng)的穩(wěn)定和環(huán)保要求等。微電網(wǎng)被認(rèn)為是未來電網(wǎng)的有效支撐，它能很好地協(xié)調(diào)電網(wǎng)和DERs之間的矛盾，充分發(fā)揮DERs的優(yōu)勢。歐洲各國對(duì)微電網(wǎng)的研究越來越重視，近幾年來各國之間開展了許多合作和研討。5.2歐洲微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀5.2.1概述60

2005年，歐洲提出“SmartPowerNetworks”概念，歐盟微電網(wǎng)項(xiàng)目(EuropeanCommissionProjectMicrogrids)給出的定義是利用一次能源；使用微型電源，分為不可控、部分可控和全控三種，并可冷、熱、電三聯(lián)供；配有儲(chǔ)能裝置；使用電力電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)?；诖淼腜Q控制2005年，歐洲提出“SmartPowerNetwo61歐洲的微電網(wǎng)研究引起了歐洲各國的廣泛關(guān)注，主要分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段名為歐盟第五框架計(jì)劃(5thFrameworkProgram，F(xiàn)P5)第二個(gè)階段名為歐盟第六框架計(jì)劃“Advancedarchitecturesandcontrolconceptsformoremicrogrid”，歐洲的微電網(wǎng)研究引起了歐洲各國的廣泛關(guān)注，主要分為兩個(gè)階段：625.2.2歐盟第五框架計(jì)劃該計(jì)劃由雅典國家技術(shù)大學(xué)(NationalTechnicalUniversityofAthens，NTUA)組織，14個(gè)成員來自歐盟的7個(gè)國家，還有很多高校的參與，如theUniversityofManchester(英國)、INESCPorto(葡萄牙)、EcoledeMines(法國)等。該計(jì)劃取得了一些很具啟發(fā)意義的研究成果，如DERs的模型、可用于對(duì)逆變器控制的的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具、孤島和互聯(lián)的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、接地和保護(hù)的方案、可靠性的定量分析、實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)的理論驗(yàn)證等。5.2.2歐盟第五框架計(jì)劃該計(jì)劃由雅典國家技術(shù)大學(xué)(Nati635.2.3歐盟第六框架計(jì)劃該計(jì)劃仍然是由NTUA組織，參與的廠商有Siemens、ABB、SMA、ZIV、I-Power、Anco、Germanos等，還有來自英國、法國、德國、西班牙等國的許多專家學(xué)者。新計(jì)劃的研究目標(biāo)包括：(1)研發(fā)新型的分布式能源控制器，以保證微電網(wǎng)的高效運(yùn)行。(2)尋找基于下一代通信技術(shù)的控制策略。(3)創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用和考慮工作在可變的頻率下等。5.2.3歐盟第六框架計(jì)劃該計(jì)劃仍然是由NTUA組織，參與64歐盟第六框架計(jì)劃計(jì)劃的研究目標(biāo)(4)各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的整合。(5)微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方面的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。(6)研發(fā)合適的硬件設(shè)備，使微電網(wǎng)具有即插即用的能力。(7)研究微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)運(yùn)行的影響，包括地區(qū)性的和大范圍的影響。(8)研究微電網(wǎng)能給歐洲電網(wǎng)在供電可靠性、網(wǎng)絡(luò)損耗和環(huán)境等方面帶來的改善。(9)探索微電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)電網(wǎng)發(fā)展的影響，包括其增強(qiáng)和替代老化的歐洲電網(wǎng)的可行性分析。歐盟第六框架計(jì)劃計(jì)劃的研究目標(biāo)(4)各種微電網(wǎng)在技術(shù)和商業(yè)方65歐洲的微電網(wǎng)示范工程主要有希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)、德國曼海姆Wallstadt居民區(qū)示范工程、西班牙LABEIN項(xiàng)目、葡萄牙EDP項(xiàng)目、葡萄牙Continuon項(xiàng)目、意大利CESI項(xiàng)目、丹麥ELTRA項(xiàng)目等。歐洲所有的微電網(wǎng)研究計(jì)劃都圍繞著可靠性、可接入性、靈活性3個(gè)方面來考慮。電網(wǎng)的智能化、能量利用的多元化等將是歐洲未來電網(wǎng)的重要特點(diǎn)。歐洲的微電網(wǎng)示范工程主要有希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)、德國曼海66德國曼海姆Wallstadt居民區(qū)示范工程德國曼海姆Wallstadt居民區(qū)示范工程67德國曼海姆Wallstadt居民區(qū)示范工程德國曼海姆Wallstadt居民區(qū)示范工程68西班牙LABEIN

西班牙LABEIN

69希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)70希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)希臘基斯諾斯島孤立微電網(wǎng)71葡萄牙EDP葡萄牙EDP72葡萄牙CONTINUON葡萄牙CONTINUON73ThemicrogridlaboratoryfacilitiesatISET(source:ISET).德國ISET微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室Themicrogridlaboratoryfacil745.3日本微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

5.3.1概述目前日本在微電網(wǎng)示范工程的建設(shè)方面處于世界領(lǐng)先地位。日本政府十分希望可再生能源(如風(fēng)能和光伏發(fā)電)能夠在本國的能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮越來越大的作用，但是這些可再生能源的功率波動(dòng)性降低了電能質(zhì)量和供電的可靠性。微電網(wǎng)能夠通過控制原動(dòng)機(jī)平衡負(fù)載的波動(dòng)和可再生能源的輸出來達(dá)到電網(wǎng)的能量平衡，例如配備有儲(chǔ)能設(shè)備的微電網(wǎng)能夠補(bǔ)償可再生能源斷續(xù)的能量供應(yīng)。從大電網(wǎng)的角度看，該微電網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)恒定的負(fù)荷。這些理念促進(jìn)了微電網(wǎng)在日本的發(fā)展，使日本的微電網(wǎng)對(duì)于儲(chǔ)能和控制十分重視。

5.3日本微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀5.3.1概述75微網(wǎng)內(nèi)DG的恒功率輸出控制微網(wǎng)內(nèi)DG的恒功率輸出控制76DG的恒功率輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DG的恒功率輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)77雅內(nèi)大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性驗(yàn)證雅內(nèi)大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性驗(yàn)證78大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)795.3.2新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織微電網(wǎng)新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(newenergyandindustrialtechnologydevelopmentorganization，NEDO)NEDO在2003年的“RegionalPowerGridwithRenewableEnergyResourcesProject”項(xiàng)目中，開始了3個(gè)微電網(wǎng)的試點(diǎn)項(xiàng)目。這3個(gè)測試平臺(tái)的研究都著重于可再生能源和本地配電網(wǎng)之間的互聯(lián)，分別在青森縣、愛知和京都，可再生能源在3個(gè)地區(qū)微電網(wǎng)中都占有相當(dāng)大的比重。5.3.2新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織微電網(wǎng)新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)80中部機(jī)場的愛知微電網(wǎng)NEDO建立的第一個(gè)微電網(wǎng)示范工程，2005年日本愛知世博會(huì)時(shí)投入使用。2006年，該系統(tǒng)遷到名古屋市附近的中部機(jī)場，并于2007年初開始運(yùn)行。該微電網(wǎng)的最大特點(diǎn)是它的電源大都為燃料電池：2個(gè)高溫熔化碳酸鹽燃料電池(270kW和300kW)，4個(gè)磷酸鹽型燃料電池(各200kW)，一個(gè)固體氧化物燃料電池(50kW)。系統(tǒng)中總的光伏發(fā)電容量為330kW，此外還有一個(gè)500kW的鈉硫磺電池組用于功率的平衡。中部機(jī)場的愛知微電網(wǎng)NEDO建立的第一個(gè)微電網(wǎng)示范工程，281愛知微電網(wǎng)愛知微電網(wǎng)82青森縣微電網(wǎng)2005年10月投入運(yùn)行，作為示范工程一直運(yùn)行到2008年3月，這期間進(jìn)行了電能質(zhì)量和供電可靠性、運(yùn)行成本等方面的評(píng)估。該微電網(wǎng)組的最大特點(diǎn)是只使用可再生的能源(100kW)進(jìn)行供電。可控的DERS包括3個(gè)以沼氣為燃料的發(fā)電機(jī)組(共510kW)、1個(gè)100kW的鉛酸電池組和1個(gè)1．0t／h的鍋爐。該微電網(wǎng)能夠節(jié)省約57．3％的能耗，同時(shí)減少約47．8％的碳化物排放量。青森縣微電網(wǎng)2005年10月投入運(yùn)行，作為示范工程一直運(yùn)行83OverviewoftheAomoriproject(source:Y.Fujioka,et.al.,2006,infurtherreading)

青森縣OverviewoftheAomoriproject84京都微電網(wǎng)2005年l2月投入運(yùn)行，它主要由以下幾方面構(gòu)成：50kW光伏發(fā)電系統(tǒng)、50kW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、5x80kW沼氣電池組、250kW高溫熔化碳酸鹽燃料電池及100kW電池組。該系統(tǒng)的控制中心能夠在5min之內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量的平衡，也可以根據(jù)需要設(shè)置更短的時(shí)限。京都微電網(wǎng)2005年l2月投入運(yùn)行，它主要由以下幾方面構(gòu)成85各國微電網(wǎng)研究比較美國利用微電網(wǎng)提高電能質(zhì)量和供電可靠性日本日本在微電網(wǎng)方面的研究更強(qiáng)調(diào)控制與電儲(chǔ)能，從而利用微電網(wǎng)突破新能源的穿透功率極限限制歐洲歐洲微電網(wǎng)的研究更多關(guān)注于多個(gè)微電網(wǎng)的互聯(lián)問題。

各國微電網(wǎng)研究比較美國865.4國內(nèi)微電網(wǎng)研究5.4.1概述2008年初的冰雪天氣導(dǎo)致我國發(fā)生大面積停電，暴露了我國現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在保障用戶供電方面所存在的薄弱環(huán)節(jié)。微電網(wǎng)既可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，又可以孤島運(yùn)行，能保證在惡劣天氣下對(duì)用戶供電。微電網(wǎng)在滿足多種電能質(zhì)量要求和提高供電可靠性等方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，使它完全可以作為現(xiàn)有骨干電網(wǎng)的一個(gè)有益而又必要的補(bǔ)償。5.4國內(nèi)微電網(wǎng)研究5.4.1概述87我國“十一五”規(guī)劃綱要提出了建成5GW風(fēng)電的發(fā)展目標(biāo)，在不久的將來將有風(fēng)電和光伏等DERS不斷接入電網(wǎng)。微電網(wǎng)在協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與DERS間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價(jià)值和效益等方面具有優(yōu)勢，使其能夠在中國未來電網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮很重要的作用。但是，中國微電網(wǎng)的發(fā)展尚處在起步階段，電網(wǎng)的概念還沒有形成，微電網(wǎng)在中國的發(fā)展方向和特點(diǎn)有待于專家學(xué)者們的進(jìn)一步研究。我國“十一五”規(guī)劃綱要提出了建成5GW風(fēng)電的發(fā)展目標(biāo)，在不885.4.2微電網(wǎng)研究需要注意的問題微電網(wǎng)中含有多個(gè)微電源，各微電源之間的協(xié)調(diào)控制是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題微電網(wǎng)中引入了很多先進(jìn)的電力電子設(shè)備，它們大都是靈活可控的，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的智能控制和最優(yōu)控制也是一個(gè)很重要的問題加強(qiáng)微電網(wǎng)和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制，以提高微電網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的支撐能力，對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定具有重要意義。5.4.2微電網(wǎng)研究需要注意的問題微電網(wǎng)中含有多個(gè)微電源，89微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn)行下的穩(wěn)定性分析。微電網(wǎng)中的微電源，如風(fēng)電、光伏發(fā)電等，大都采用全控型換流器，這些電力電子設(shè)備的引入很可能會(huì)帶來一些諧波方面的問題。現(xiàn)有的小發(fā)電機(jī)組并入微電網(wǎng)的可行性分析。5.4.2微電網(wǎng)研究需要注意的問題微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島運(yùn)行下的穩(wěn)定性分析。5.4.2微電網(wǎng)研906我們?cè)谖㈦娋W(wǎng)研究方面所做的工作6.1理論方面通過對(duì)多種控制策略的比較，提出將分布式儲(chǔ)能與可再生能源發(fā)電結(jié)合構(gòu)成DG基本單元，采用改進(jìn)的下垂控制與倒下垂控制結(jié)合的策略實(shí)現(xiàn)DG的基本控制，它具有多方面的優(yōu)勢：儲(chǔ)能裝置與可再生能源結(jié)合使分布式發(fā)電的輸出可控（補(bǔ)償）運(yùn)行狀態(tài)的近似無縫切換（無需控制策略切換）提高可靠性（分散儲(chǔ)能）6我們?cè)谖㈦娋W(wǎng)研究方面所做的工作6.1理論方面91微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

倒下垂控制器結(jié)構(gòu)框圖下垂控制器結(jié)構(gòu)框圖電壓和頻率支持主要由基于倒下垂控制策略的VSI提供，基于改進(jìn)下垂控制策略的VSI作為主電源為微電網(wǎng)提供參考電壓，下垂控制的VSI可以實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)時(shí)的無縫切換，倒下垂控制策略的VSI可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)時(shí)的無縫切換微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖倒下垂控制器結(jié)構(gòu)框圖下垂控制器結(jié)構(gòu)框圖電壓92通過MATLAB/SIMULINK建立微電網(wǎng)模型仿真驗(yàn)證了該控制策略的可行性脫網(wǎng)仿真波形

并網(wǎng)仿真波形

通過MATLAB/SIMULINK建立微電網(wǎng)模型仿真驗(yàn)證了該936.2試驗(yàn)方面：搭建了基于下垂控制的無互聯(lián)線DG基本控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)。微網(wǎng)控制試驗(yàn)平臺(tái)6.2試驗(yàn)方面：微網(wǎng)控制試驗(yàn)平臺(tái)94謝謝大家！在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件95第三屆可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)

可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用

－－分布式發(fā)電中的微電網(wǎng)技術(shù)

合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院張興2009年2月30日.合肥第三屆可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)研討會(huì)

可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用96

1.分布式發(fā)電介紹

2.微電網(wǎng)

3.微電網(wǎng)的運(yùn)行

4.微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)

5.國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀

6.我們?cè)谖㈦娋W(wǎng)研究方面所做的工作

971.分布式發(fā)電

1.1分布式發(fā)電概述當(dāng)前電力系統(tǒng)存在的問題：不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化

對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷不能進(jìn)行理想的供電

,原因有如下兩種一種是距離現(xiàn)有電力系統(tǒng)太遠(yuǎn)

一種情況是由于自然條件太惡劣

大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中局部事故極易擴(kuò)散，導(dǎo)致大面積的停電

對(duì)環(huán)境的污染

1.分布式發(fā)電

1.1分布式發(fā)電概述當(dāng)前電力系統(tǒng)存在的問題：98電網(wǎng)的現(xiàn)代化傳統(tǒng)電網(wǎng)PowerparkHydrogenStorageIndustrialDG未來電網(wǎng)CombinedHeatandPowerFuelCellWindFarmsRooftopPhotovoltaicsRemoteLoadsLoadasaresourceSMESSmartSubstationFuelCellpvRooftopPhotovoltaics電網(wǎng)的現(xiàn)代化傳統(tǒng)電網(wǎng)PowerparkHydrogenS991.1.1基本概念

分布式發(fā)電(DG)或分布式能源(DER)是一種分散、非集中式的發(fā)電方式，具有以下特點(diǎn):–接近終端用戶

–容量很?。◣资甼W至幾十MW）

–以孤立方式或與配電網(wǎng)并網(wǎng)方式，運(yùn)行在380V或10kV或稍高的配電電壓等級(jí)上(一般低于66kV)–采用可再生能源(太陽能、風(fēng)能—小風(fēng)電、沼氣、天然氣、生物質(zhì)能、或水能—小水能)–常采用熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)或冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)的方式1.1.1基本概念100其它常用的分布式電源的概念distributedresources即DRdistributedenergyresources即DERdispersedpower即DPembeddedgeneration即EG都可以用來指安裝在用戶附近并為其供電的小規(guī)模電源技術(shù)。其它常用的分布式電源的概念distributedresou1011.1.2分布式發(fā)電的分類

在不同的研究領(lǐng)域，DG有不同的分類方式：DG的技術(shù)類型DG所使用的能源DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)DG的規(guī)模

1.1.2分布式發(fā)電的分類在不同的研究領(lǐng)域，DG有不同102–DG的技術(shù)類型主要包括:太陽能光伏電池(Photo-voltaicpanel）燃料電池(Fuelcell)風(fēng)能（WindPower)生物質(zhì)能(BiomassEnergy)儲(chǔ)能系統(tǒng)（EnergyStorage）燃?xì)廨啓C(jī)(GasTurbine,CombustionTurbineGenerators)--微燃機(jī)(Micro-turbine)內(nèi)燃機(jī)(GasEngine,InternalCombustionReciprocatingEnginesandGenerators)等等–DG的技術(shù)類型主要包括:103分布式發(fā)電的技術(shù)類型FuelCellsWindEnergyMicroTurbinesSolarEnergyEnergyStorageCombustionEngines分布式發(fā)電的技術(shù)類型FuelCellsWindEnerg104DG所使用的能源化石燃料可再生能源電能的儲(chǔ)存（electricstorage）

DG所使用的能源化石燃料105DG的運(yùn)行方式獨(dú)立的不與電網(wǎng)相聯(lián)的DG

DG獨(dú)立運(yùn)行，但在DG與地區(qū)電力系統(tǒng)之間有自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置；－并網(wǎng)方式1）

并聯(lián)運(yùn)行，但DG對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無輸出；－并網(wǎng)方式2）并聯(lián)運(yùn)行且向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸出電能。－并網(wǎng)方式3）當(dāng)DG與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，必需要選擇接入的電壓等級(jí)，如下圖DG的運(yùn)行方式獨(dú)立的不與電網(wǎng)相聯(lián)的DG106在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件107DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)

若DG與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，則有兩種聯(lián)接技術(shù)直接與系統(tǒng)相聯(lián)（機(jī)電式）

DG是旋轉(zhuǎn)式電機(jī)直接發(fā)出基頻交流電則屬于這一類，像小型氣燃輪機(jī)、地?zé)岚l(fā)電、水電、光熱發(fā)電等通過逆變器與系統(tǒng)相聯(lián)

發(fā)出直流電的DG（如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池及各種電能存儲(chǔ)技術(shù)）或發(fā)出高頻交流電的DG（微透平），然后經(jīng)變流設(shè)備轉(zhuǎn)換為交流電

DG與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)若DG與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，則108DG的規(guī)模

在DG實(shí)際的應(yīng)用中，考慮到DG的大小對(duì)其在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的影響，一般習(xí)慣于按照其大小分為以下三類：小型（<100KW）中型（100KW~1MW）大型（>1MW）

DG的規(guī)模在DG實(shí)際的應(yīng)用中，考慮到DG的大109在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件110表1.分布式發(fā)電的類型及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

在分布式發(fā)電中的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)課件1111.1.3國外發(fā)展現(xiàn)狀

–美國、日本、歐洲發(fā)展較快

–美國2001年頒布IEEEp1547“關(guān)于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)草案”

–通過了有關(guān)法令讓部分分布式發(fā)電上網(wǎng)運(yùn)行

–據(jù)美國分布式電力聯(lián)盟(DPCA)的研究估計(jì)，未來20年，DG將獲未來新增發(fā)電容量的20%--35GW,美國EPRI估計(jì),2010年DG的市場可達(dá)2.5-5GW/年

–美國規(guī)劃在今后10-15年，DR占美國發(fā)電量10%-20%–目前，除少數(shù)發(fā)達(dá)國家外，DG裝機(jī)量在發(fā)電裝機(jī)總量上所占比例不大（一般在5%以下，如阿根廷2.1%、巴西3.9%、法國6.6%、印度4.6%、日本13.4%、英國6.2%、美國7.8%）--WADE統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。1.1.3國外發(fā)展現(xiàn)狀112實(shí)例：美國，巴西和智利

離網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)有風(fēng)力資源的離網(wǎng)地區(qū)小負(fù)荷的電力供應(yīng)獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)中的電池組在弱風(fēng)期提供電力泵水：蓄水儲(chǔ)能與化石燃料發(fā)電機(jī)和／或光伏陣列結(jié)合組成“混合”發(fā)電系統(tǒng)為電訊塔提供電力，美國亞利桑那為邊遠(yuǎn)村莊提供電力，巴西混合風(fēng)能系統(tǒng)，智利實(shí)例：美國，巴西和智利

離網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)有風(fēng)力資源的離網(wǎng)地區(qū)小負(fù)113實(shí)例：印度和加拿大

獨(dú)立電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)由于將柴油運(yùn)至邊遠(yuǎn)地區(qū)的成本，使電力生產(chǎn)十分昂貴風(fēng)力發(fā)電機(jī)降低柴油的消耗可靠性和維護(hù)非常重要加拿大Nunavut的50千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)印度西孟加拉安裝50千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)例：印度和加拿大

獨(dú)立電網(wǎng)的風(fēng)電系統(tǒng)由于將柴油運(yùn)至邊遠(yuǎn)地區(qū)114實(shí)例：歐洲和美國

中央風(fēng)電系統(tǒng)間歇發(fā)電不是問題：丹麥17％的電力來自于沒有其他備用電力的風(fēng)電美國加利福尼亞州PalmSprings的風(fēng)場沿海風(fēng)場，丹麥實(shí)例：歐洲和美國

中央風(fēng)電系統(tǒng)間歇發(fā)電不是問題：丹麥17％的1151.2分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題

及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.1電能質(zhì)量問題（1）電壓調(diào)整

–負(fù)荷潮流變化大，使饋線上的電壓幅值發(fā)生變化，調(diào)整和維持困難搞不好電壓反而可能超標(biāo)

–對(duì)于電力電子型電源，電壓調(diào)節(jié)和控制方式與常規(guī)方式不同（有功和無功可分別單獨(dú)調(diào)節(jié)）

–DG的頻繁啟動(dòng)使配電網(wǎng)電壓常常發(fā)生波動(dòng).–對(duì)電壓驟降，DG可能有用，也可能無用，對(duì)裝在DG母線側(cè)的可能有用，對(duì)裝在鄰近母線側(cè)的可能無用

–在不作變化的情況下，配電饋線上到底能裝多少DG，主要取于電壓調(diào)節(jié)性能

–在分布式電源為風(fēng)電的情況下，電源需要從電網(wǎng)吸收無功，且隨時(shí)波動(dòng).，使電壓調(diào)節(jié)變得困難.1.2分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題

及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)1161.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.1電能質(zhì)量問題（2）電壓閃變

–并網(wǎng)時(shí)一般不發(fā)生閃變，孤島運(yùn)行時(shí)如無儲(chǔ)能元件能量太小，易發(fā)生電壓閃變（3）電壓不平衡

–如是電力電子型電源，逆變器的控制策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)不平衡電壓會(huì)有影響（4）諧波畸變和直流注入

–電力電子型電源易產(chǎn)生諧波，造成諧波污染。采用投切式PWM可使諧波降低。此外，如無隔離變壓器而與電網(wǎng)直接相連,有可能向電網(wǎng)注入直流電流，使變壓器和電磁元件出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，并使附近機(jī)械荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)（torqueripple)1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的1171.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題1.2.2對(duì)繼電保護(hù)的影響問題（1）配電網(wǎng)有大量的繼電保護(hù)裝置早已存在而不可能為了DG而改動(dòng)，DG必須與之配合并適應(yīng)它（2）使重合閘不成功

–在系統(tǒng)故障時(shí)，DG的切除必須早于重合時(shí)間，否則會(huì)引起電弧的重燃，使重合閘不成功（快速重合閘0.2秒-0.5秒)

（3）使保護(hù)區(qū)縮小

–當(dāng)有DG的功率注入電網(wǎng)時(shí)，會(huì)使繼電器原來的保護(hù)區(qū)縮小1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若1181.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.2對(duì)繼電保護(hù)的影響問題（4）使繼電保護(hù)誤動(dòng)作–如繼電器不具備方向敏感性能（原系統(tǒng)為放射型的，末端無電源，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電流）則并聯(lián)分支故障時(shí)，會(huì)引起本分支繼電器的誤動(dòng)1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

并網(wǎng)的1191.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.3短路電流問題

雖然許多情況下一般裝有逆功率繼電器，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)向電網(wǎng)注入功率，但系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短路瞬間會(huì)有大電流注入電網(wǎng)，使配電網(wǎng)的開關(guān)短路電流超標(biāo)，因此，大功率DG接入電網(wǎng)時(shí)，必須事先進(jìn)行電網(wǎng)分析和計(jì)算–1.2.4鐵磁諧振（Ferro-resonance)問題

當(dāng)DG通過變壓器、電纜線路、開關(guān)等與配電網(wǎng)相連時(shí)，一旦配電網(wǎng)發(fā)生故障（如單相對(duì)地短路）而系統(tǒng)側(cè)開關(guān)斷開時(shí)，DG側(cè)開關(guān)也會(huì)斷開，如此時(shí)DG變壓器未接負(fù)荷，變壓器的電抗與電纜的大電容可能發(fā)生鐵磁諧振而造成過電壓，還能引起大的電磁力，使變壓器發(fā)出噪音或使變壓器損壞1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若1201.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.5變壓器的連接問題和接地問題

配電網(wǎng)側(cè)和DG側(cè)的故障傳遞問題

DG的三次諧波傳遞到系統(tǒng)側(cè)的問題

DG側(cè)保護(hù)繼電器檢測到系統(tǒng)側(cè)的故障而動(dòng)作

過電壓和鐵磁諧振問題–1.2.6配電網(wǎng)電容器投切與DG的勵(lì)磁配合（會(huì)出現(xiàn)Hunting現(xiàn)象）–1.2.7孤島運(yùn)行問題

系統(tǒng)故障時(shí)的DG解列運(yùn)行再連接時(shí)的判同期1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若1211.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.8可靠性問題

大系統(tǒng)停電時(shí)有些DG的燃料會(huì)中斷，或供給

DG輔機(jī)的電源會(huì)失去，DG會(huì)同時(shí)停運(yùn)，仍無法提高供電的可靠性，如要使DG始終保持運(yùn)行必須有特殊的設(shè)計(jì)

DG與配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配合不好，可能使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，反而使可靠性降低

不適當(dāng)?shù)陌惭b地點(diǎn)、容量和連接方式會(huì)使配網(wǎng)可靠性變壞1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若1221.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若干技術(shù)問題–1.2.9配電網(wǎng)效益使配網(wǎng)設(shè)備閑置，導(dǎo)致成本增加，供電局效益下降使負(fù)荷預(yù)測更加困難面對(duì)這些問題如何解決基于可再生能源分布式發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)？1.2.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)互聯(lián)問題及對(duì)電力系統(tǒng)的影響并網(wǎng)的若1232.微電網(wǎng)2.微電網(wǎng)1242.1微電網(wǎng)概念的提出－－協(xié)調(diào)分布式發(fā)電與電網(wǎng)的矛盾

微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)立系統(tǒng)，它采用了大量的現(xiàn)代電力技術(shù)將光伏發(fā)電、風(fēng)電、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、儲(chǔ)能設(shè)備等并在一起，直接接在用戶側(cè)。對(duì)于大電網(wǎng)來說，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動(dòng)作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；對(duì)用戶來說，微電網(wǎng)可以滿足他們特定的需求，如增加本地可靠性、降低饋線損耗、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用的效率及提供不間斷電源等

2.1微電網(wǎng)概念的提出微電網(wǎng)是規(guī)模較小的分散的獨(dú)1252.2微電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)(1)微網(wǎng)提供了一個(gè)有效集成應(yīng)用DG的方式,繼承擁有了所有單獨(dú)DG系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)。(2)微網(wǎng)作為一個(gè)獨(dú)立的整體模塊,不會(huì)對(duì)大電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響,不需要對(duì)大電網(wǎng)的運(yùn)行策略進(jìn)行修改。(3)微網(wǎng)可以以靈活的方式將DG接入或斷開,即DG具有“即插即用”(plug-and-play)的能力。(4)DG并網(wǎng)的許多問題都是由DG響應(yīng)速度慢、慣性小的特點(diǎn)引起的,多個(gè)DG聯(lián)網(wǎng)的微網(wǎng)增加了系統(tǒng)容量,并有相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)(蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)等),使系統(tǒng)慣性增大,減弱電壓波動(dòng)和電壓閃變現(xiàn)象,改善電能質(zhì)量。(5)微網(wǎng)在上級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)可以孤立運(yùn)行繼續(xù)保障供電,提高供電可靠性。2.2微電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)(1)微網(wǎng)提供了一個(gè)有效集成應(yīng)用DG的方1263微電網(wǎng)的運(yùn)行

3.1微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)在正常情況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，內(nèi)部MS工作在電壓源(VoltageSource，VS)或電流源(CurrentSource，CS)狀態(tài)，在能量管理系統(tǒng)或本地的控制下，調(diào)整各自功率輸出孤島運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計(jì)劃檢修時(shí)，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)的電壓和頻率由內(nèi)部MS負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，電網(wǎng)故障消失后，微電網(wǎng)重新并入電網(wǎng)3微電網(wǎng)的運(yùn)行3.1微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行1273.2微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程微電網(wǎng)除了并網(wǎng)／孤島兩種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式外，還存在著兩種模式間的轉(zhuǎn)換過渡過程。該過程需要對(duì)其控制方法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面的調(diào)整來保證網(wǎng)內(nèi)電壓的連續(xù)平穩(wěn)過渡，即實(shí)現(xiàn)無縫切換，以確保網(wǎng)內(nèi)重要敏感負(fù)荷的供電不受影響。過渡過程是兩種模式間轉(zhuǎn)換的橋梁和紐帶，過渡過程中電能質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到網(wǎng)內(nèi)重要負(fù)荷的安全運(yùn)行，是微電網(wǎng)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)行，提供定制電力服務(wù)的重要標(biāo)志。在進(jìn)行微電網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時(shí)，微源的控制方法受多種因素的影響3.2微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程128（1）微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)控制方法的影響

當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行時(shí)，存在功率需求和供給的不平衡，微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化如左圖：存在以下幾種情況1)123全閉2)2開、13閉3)2閉、13開4)123全開不同的孤島拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接決定微源所采用的控制方法（1）微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)控制方法的影響

當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行時(shí)129(2)微源配置對(duì)控制方法的影響在不同的微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，微源可以采用不同的輸出濾波器結(jié)構(gòu)(L、LC或LCL)，不同的濾波器結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)微源的控制方法的選取產(chǎn)生影響。(3)微源控制方法的選擇逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以工作在VS或CS方式，由大電網(wǎng)提供其電壓和頻率支撐。當(dāng)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行后，由于電網(wǎng)電壓的缺失，所以這些量必須由網(wǎng)內(nèi)的逆變器來調(diào)節(jié)。存在三種不同的情況：單臺(tái)VS多臺(tái)VS全部VS

變化方式：VS-VS、VS-CS、CS-VS、CS-CS

(2)微源配置對(duì)控制方法的影響1304微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)

4.1微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題（電力技術(shù)方面）4.1.1微電網(wǎng)的控制微電網(wǎng)控制應(yīng)當(dāng)保證以下幾點(diǎn)：①任一微電源的接入不對(duì)系統(tǒng)造成影響②自主選擇運(yùn)行點(diǎn)③平滑地與電網(wǎng)并列、分離④對(duì)有功、無功進(jìn)行獨(dú)立控制⑤具有校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。4微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問題及相關(guān)研究熱點(diǎn)4.1微電網(wǎng)中的關(guān)鍵問1311）DG基本控制微電網(wǎng)靈活的運(yùn)行方式與高質(zhì)量的供電服務(wù),離不開完善與穩(wěn)定的控制系統(tǒng)?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個(gè)難點(diǎn)問題。其中一個(gè)基本的技術(shù)難點(diǎn)在于微電網(wǎng)中的微電源數(shù)目太多,很難要求一個(gè)中心控制點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出快速反應(yīng)并進(jìn)行相應(yīng)控制,往往一旦系統(tǒng)中某一控制元件故障或軟件出錯(cuò),就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。微電網(wǎng)控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對(duì)電網(wǎng)中的事件做出自主反應(yīng)

1）DG基本控制132目前有三類經(jīng)典控制方法：①基于電力電子技術(shù)的“即插即用”與“對(duì)等”的控制思想。該方法根據(jù)微電網(wǎng)控制要求,靈活選擇與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相類似的下垂特性曲線進(jìn)行控制,將系統(tǒng)的不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān),具有簡單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。但該方法沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復(fù)問題,也就是類似傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)中的二次調(diào)整問題,因此,在微電網(wǎng)遭受嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí),系統(tǒng)的頻率質(zhì)量可能無法保證。此外,該方法僅針對(duì)基于電力電子技術(shù)的微電源間的控制。目前有三類經(jīng)典控制方法：133②基于功率管理系統(tǒng)的控制

該方法采用不同控制模塊對(duì)有功、無功分別進(jìn)行控制,很好地滿足了微電網(wǎng)多種控制的要求,尤其在調(diào)節(jié)功率平衡時(shí),加人了頻率恢復(fù)算法,能夠很好地滿足頻率質(zhì)量要求。另外,針對(duì)微電網(wǎng)中對(duì)無功的不同需求,功率管理系統(tǒng)采用了多種控制方法,從而大大增加了控制的靈活性并提高了控制性能。但與第種方法類似,這種方法只討論了基于電力電子技術(shù)的機(jī)組間的協(xié)調(diào)控制,未綜合考慮它們與含調(diào)速器的常規(guī)發(fā)電機(jī)間的協(xié)調(diào)控制。②基于功率管理系統(tǒng)的控制134③基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制方法該方法將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的多代理技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)控制系統(tǒng)。代理的自治性、反應(yīng)能力、自發(fā)行為等特點(diǎn),正好滿足微電網(wǎng)分散控制的需要,提供了一個(gè)能夠嵌入各種控制性能但又無需管理者經(jīng)常出現(xiàn)的系統(tǒng)。但目前多代理技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用多集中于協(xié)調(diào)市場交易、對(duì)能量進(jìn)行管理方面,還未深人到對(duì)微電網(wǎng)中的頻率、電壓等進(jìn)行控制的層面。要使多代理技術(shù)在微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大作用,仍有大量研究工作需要進(jìn)行。③基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制方法1352）能量管理控制目標(biāo)：使微網(wǎng)內(nèi)DG之間負(fù)荷分配最優(yōu)化和微網(wǎng)同主電網(wǎng)間能量交換的最優(yōu)化過程：能量管理器采用低速通訊系統(tǒng),并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為每個(gè)DG控制器提供電能和電壓限制點(diǎn)。孤立運(yùn)行時(shí)提供電能和電壓工作點(diǎn)。3）其他控制微網(wǎng)內(nèi)接入功率因數(shù)控制電容器可能引起的濾波器電容變化和諧振現(xiàn)象

2）能量管理控制1364.1.2微電網(wǎng)的保護(hù)微電網(wǎng)的保護(hù)問題與傳統(tǒng)保護(hù)有著極大不同,典型表現(xiàn)有①潮流的雙向流通②微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行種工況下,短路電流大小不同且差異很大。因此,如何在獨(dú)立和并網(wǎng)2種運(yùn)行工況下均能對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部故障做出響應(yīng)以及在并網(wǎng)情況下快速感知大電網(wǎng)故障,同時(shí)保證保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性與可靠性,是微電網(wǎng)保護(hù)的關(guān)鍵,也是微電網(wǎng)保護(hù)的難點(diǎn)。發(fā)電機(jī)和負(fù)荷容量對(duì)保護(hù)的影響、不同類型發(fā)電機(jī)如基于變流器和不基于變流器對(duì)保護(hù)的影響及微電網(wǎng)不同運(yùn)行方式和不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)保護(hù)的影響等問題都是微電網(wǎng)保護(hù)策略研究中所關(guān)注的重點(diǎn)。

4.1.2微電網(wǎng)的保護(hù)1374.1.3電能質(zhì)量分析微網(wǎng)電能質(zhì)量問題由兩個(gè)方面引起主電網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)的影響主網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)的主要不利影響是不平衡電壓和電壓驟降這兩個(gè)電壓質(zhì)量問題2）微網(wǎng)本身影響微網(wǎng)內(nèi)存在許多電力電子設(shè)備和非線性負(fù)荷,另外,DG機(jī)組頻繁起停,都會(huì)產(chǎn)生諧波失真電流,影響電能質(zhì)量4.1.3電能質(zhì)量分析1384.1.4微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)目前,已重新修改了分布式電源的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)分布式獨(dú)立電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及接人系統(tǒng)導(dǎo)則趕今進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定除上述提及的幾點(diǎn)外,微電源也是微電網(wǎng)技術(shù)的研究重點(diǎn)4.1.4微電網(wǎng)的接入標(biāo)準(zhǔn)1394.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題1）孤立運(yùn)行孤立運(yùn)行是微電網(wǎng)的重要標(biāo)志；所以孤立運(yùn)行一直是研究的熱點(diǎn)軟件仿真研究孤立運(yùn)行獨(dú)立光伏微網(wǎng)系統(tǒng)孤立運(yùn)行模式下的控制策略微網(wǎng)電壓和頻率控制不同類型DG間相互干擾問題無功電容器優(yōu)化配置問題等4.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題1）孤立運(yùn)行1404.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題2）微電網(wǎng)的保護(hù)3）能量管理4）系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.2微電網(wǎng)研究的熱點(diǎn)問題2）微電網(wǎng)的保護(hù)1415國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀

微電網(wǎng)作為對(duì)單一大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，其廣泛應(yīng)用的潛力巨大。目前，世界上一些主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，如美國、歐盟、日本和加拿大等，都開展了對(duì)微電網(wǎng)的研究。5國內(nèi)外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀微電網(wǎng)作為對(duì)單一大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，1425.1美國微電